光栅莫尔条纹信号细分方法设计与Simulink仿真CSCD

根据计量光栅莫尔条纹信号高精度细分的要求,提出了一种基于ADC幅值采样和相位解算的光栅细分方法,并利用Simulink搭建仿真模型,使两路正余弦信号通过正余切变换、幅值采样、固定相位步长细分等处理后输出为两路正交编码信号。仿真实验表明,该细分方法在输入理想信号情况下细分倍数主要与ADC采样精度有关,提高ADC采样位数可有效提高最大细分倍数。通过在两路时变sin/cos信号中添加幅值不等、相位不正交以及高次谐波分量等干扰噪声的仿真实验,验证了该方法的细分精度与信号质量有关。     

一种新的莫尔条纹细分方法——编码寻址法

介绍一种新的莫尔条纹细分方法,详细分析了这种方法的工作原理及特点。并以对莫尔条纹信号40细分的实验为例,介绍了这种方法的实施步骤以及在电路设计过程中应注意的几个问题。     

一种简单而分辨率高的莫尔条纹细分电路

本文提出一种具有正交变换特性的、简单而分辨率高的莫尔条纹细分电路,其细分系数可以达到40或80,对莫尔条纹光电信号的共模变化不敏感,电路简单,易调正,成本低。     

基于相位差的转轴扭矩测量中的零位识别与处理

提出了一种基于相位差原理的转轴扭矩测量中的零位识别与处理方法。采用两路反射式模拟输出激光光强传感器和对应的反射色带，形成两路标准的正弦信号，通过同步采样和幅度归一化处理，得到两路信号的瞬时相位差，并依此实现对转轴扭矩载荷的测试，克服了以往基于脉冲信号测量中无法在静态条件下进行零位校正的困难。对该系统实现的关键技术和参数进行了分析，通过模拟信号输入和标准扭转试验台验证了本文所提出的方法的应用效果。理论和实验结果表明，该方法不需要转轴转动，就可以准确识别其零位，从而大大降低了该技术在现场使用中的调校要求。     

2400光栅检验仪

本文介绍了一种检测小直径粗线条光棚盘的仪器。该仪器采用了高精度空气静压气浮轴承,以光栅莫尔条纹作为分度基准,用多个硅光电池进行光电转换,用对径双头读数器拾取被测信号,用双比相电路处理相号。记录器给出误差曲线,并以面板表数字显示误差数值。仪器体积小,精度高,使用方便,工作效率高。     

光栅的衍射在高分辨力测长仪器中的应用研究

选用高密度光栅产生衍射条纹 ,研究其信号合成、采集及处理的方法以实现在长度计量中 ,纳米分辨力的计数。     

纳米激光偏振干涉仪

纳米激光偏振干涉仪采用线偏振光干涉,并用偏振面的旋转角对干涉条纹进行细分,得到干涉条纹小数,因此有很高的分辨率.在结构设计中采用了线胀系数很小的特种铟钢并采取光程对称分布措施和保温措施,提高了仪器的稳定性.在细分机构中,选用光电转换的正弦信号3V 点做为瞄准点,使仪器的瞄准精度得到提高,在微进给系统中采用多片压电陶瓷叠加使用的方法,不但能产生微小位移,提高仪器的灵敏阈,而且能满足测量范围的要求.此外,文中还采用精度分析的方法计算了仪器的不确定度.     

数字化干涉仪测角技术

数字化干涉仪测角采用的是高精度数字鉴相技术,该技术与传统的模拟鉴相技术相比可以大幅度提高鉴相精度,从而满足高精度干涉仪测角的要求。基于数字干涉仪鉴相算法,通过两路正交本振信号分别与两路待测相信号相乘,使用CIC滤波器除乘积中的高频信号,最后通过CORDIC算法计算出相位差。经过干涉仪测角模拟器上测试结果表明,其数字鉴相误差小于0.2°。     

用于光纤F-P声压传感器的直流补偿解调技术研究

提出了一种改进的双腔直流补偿技术，用于解调非本征法布里-珀罗干涉(EFPI)光纤传感器，以消除腔长差与入射光波长相匹配的要求。通过消除直流分量和校准信号相位，可以从具有任意相位差的原始信号中获 得两路正交信号。通过理论仿真，制作了具有不同腔长差的EFPI光纤传感器，对所提出的方法进行了试验验证。 结果表明，该方法在解调双 F P腔 EFPI传感器时，不需要保证初始相位差恒定，且对腔长漂移不敏感，具有良好的 稳定性和实用价值。     

数字化干涉仪测角技术

数字化干涉仪测角采用的是高精度数字鉴相技术，该技术与传统的模拟鉴相技术相比可以大幅度提高鉴相精度，从而满足高精度干涉仪测角的要求。基于数字干涉仪鉴相算法，通过两路正交本振信号分别与两路待测相信号相乘，使用CIC 滤波器除乘积中的高频信号，最后通过CORDIC 算法计算出相位差。经过干涉仪测角模拟器上测试结果表明，其数字鉴相误差小于0.2°。     

一种基于多重互相关的相位差测量新方法

本文研究了一种新的相位差测量原理,利用正弦信号的特性,直接对两路同频的正弦信号进行互相关运算,得到两路信号的互相关函数,同时保存两路信号的相位差信息,并多次对两路互相关函数进行互相关运算得到多重互相关函数,再利用相关原理对两路信号的多重互相关函数进行求解相位差信息。同时讨论了AD量化位数,信噪比,采样点数,谐波含量对本文算法的影响,实验结果表明本文算法能有效的提取两路同频正弦信号的相位差信息,算法简单,物理意义明确,具有一定的应用价值。特别适合与低信噪比或负信噪比下高精度的测量,并有很高的测量精度。     

转轴扭转变形动态测量噪声消除方法研究

转轴的扭转变形信号中包含了大量与转轴运行状态相关的信息,但往往被噪声所淹没,合理的去噪处理能够得到更有效的信号成分,有助于对转轴的工作状态做出正确的判断。相比于传统滤波方法,基于EMD的去噪方法有较强的自适应性,更适合动态信号的处理。从转轴相互正交的两个方向采集的相位差信号,依据两路信号EMD分解后各阶本征模态函数的相关性去除噪声并恢复出有效信号。仿真验证了该方法的有效性,并将其运用到实际转轴扭转变形信号的处理中,得到了更为准确的扭转变形信息。     

进动弹道目标平动补偿与分离

弹道目标在中段高速运动时会造成微多普勒曲线的叠加折叠,此时传统的平动补偿方法并不适用于弹道目标。在分析进动锥体弹道目标各个散射点的频率特性后,发现曲线交点处的频率完全是由平动引起的。根据这一特性,提出一种利用时频图交点信息进行平动补偿的方法。首先,得到回波信号的时频骨架图;然后,采用基于双边滤波器的Harris角点检测方法提取出时频骨架中的角点进而得到时频图中的交点坐标;最后,利用交点坐标估计出平动参数进行平动补偿。针对传统Viterbi算法在曲线交点容易产生错误关联的问题,提出一种利用交点信息的分段Viterbi算法对补偿后的时频曲线进行分离。仿真实验验证了所提方法的有效性。      

一种适用于星载太阳翼的驱动控制器设计

为了实现星载太阳翼稳定、可靠、高精度的调速控制,本文设计一种基于FPGA的驱动控制器,通过RS-422异步通信串口接收指令,自主进行速度规划,并结合采集的零位信号进行位置闭环控制,以细分驱动的方式对两路太阳翼进行同步或独立控制.该驱动控制器使用VHDL语言设计,在Modelsim软件中进行仿真,并使用航天级FPGA通过LMD18200H桥驱动芯片连接至步进电机,对星载太阳翼进行调速、归零和停止控制.仿真和实验结果表明,该设计可以准确、稳定的控制步进电机,在64细分、100∶1减速比的条件下,低速段的速度相对误差在0. 006(°)/s之内,高速段的速度误差在±0. 13%之间.     

轴对称推力矢量控制伺服机构空间运动解耦研究

针对由发动机摆动喷管矢量控制的两个伺服机构间的牵连效应导致的伺服机构运动耦合问题,提出了一种新型空间解耦计算方法。该方法利用欧拉角描述喷管姿态,通过空间齐次坐标变换矩阵原理对两路喷管伺服机构进行解耦计算,得到了两路伺服机构的伸长量解析解,确保了控制指令的精确,并通过ADAMS虚拟样机仿真验证了该计算方法的正确性。仿真实验结果表明,此计算方法与虚拟样机的仿真结果完全吻合,计算精度高,可以对喷管任意姿态进行运动精确控制。     

基于CCD的单缝衍射条纹光强测量与小波去噪技术研究

通过CCD的数据采集对单缝衍射条纹的光强进行测量试验,简要分析了试验中的噪声来源。提出使用小波技术对CCD的采集信号进行噪声滤除,详细讨论了小波的分解与重构以及在去除噪声中的应用。试验结果表明,小波技术能完全滤除噪声。     

旋转变压器输出信号自动标定

旋转变压器输出以角位置正余弦为包络的调幅信号,一般通过检波与解调获取角位置及角速度信息.检波后信号往往存在直流偏置、幅值不等和相位偏移,对其进行标定是实现高精度解调的前提.针对检波后信号的标定问题,提出了一种离线自动标定方法.设计状态观测器,对检波后两路信号的幅值及直流偏置进行估计;构造二元二次目标函数,利用梯度估计法,获取相位偏移.理论分析表明,与仅采用梯度估计法相比,此方法避免了目标函数多解问题.实验结果表明,此方法参数选择容易,具有较高的精度,是完全可行的.      

完全互补序列在MIMO雷达中的应用

多输入多输出(MIMO,Multiple-Input Multiple Output)雷达系统采用多天线方式,利用发射信号之间的正交性提高系统性能,但传统的单码序列之间不能满足完全正交(自相关和互相关旁瓣全为0)的特性,影响了系统性能.针对上述问题,结合完全互补序列的特点,推导了完全互补序列模糊函数的数学表达式,进行了相应的计算机仿真,仿真结果充分验证了模糊函数的有效性;并对基于完全互补序列的雷达速度分辨率进行了分析.另外,研究了完全互补序列在MIMO雷达中的应用问题,并建立基于完全互补序列的MIMO雷达信号模型,结果表明:完全互补序列在MIMO雷达中具有很好的应用前景,同时验证了完全互补序列在MIMO雷达应用中的合理性和正确性.     

基于CCD的单缝衍射条纹光强测量与小波去噪技术研究

通过CCD的数据采集对单缝衍射条纹的光强进行测量试验,简要分析了试验中的噪声来源.提出使用小波技术对CCD的采集信号进行噪声滤除,详细讨论了小波的分解与重构以及在去除噪声中的应用.试验结果表明,小波技术能完全滤除噪声.     

数字科氏质量流量计闭环系统及信号解算

在科氏质量流量计测量系统设计中,提出一种数字式信号处理、解算的全新设计思路.采用高速并行模拟数字转换电路(A/D)将传感器输出的信号完整采样,借助数字信号处理芯片(DSP, Digital Signal Processor)强大运算能力对信号进行深入的分析与处理;利用信号处理方法对信号进行实时滤波处理并精确计算两路信号的相位差,进而解算出流体的质量流量和密度,辅以单片机和现场可编程器件(FPGA, Field Programmable Gate Array)实现系统的控制、显示与通讯;提出谐振电路的数字式闭环设计新思想,利用数字电路及其信号处理方法实现传统的闭环增益控制(AGC, Auto Gain Control).实验结果表明:该系统有效提高了测量系统的零点稳定性和测量精度.